工程材料知识总结

纯金属结晶：

结晶：金属自液态转变为固态晶体的过程 本质：金属的原子由不规则排列的液态逐步过渡到原子规则排列的晶体状态的过程，或金属从一种原子排列状态过渡到另一种原子排列状态的转变过程。

一次结晶：金属从液态过渡到固体晶态的过程。

二次结晶：金属从一种固体晶态过渡到另一种固体晶态的过程。又叫重结晶。 冷却曲线：n T T T -=∆0 T ∆: 0T ： n T :

图：

2、纯金属结晶的过程

晶核的形成：1. ；2. (在实际结晶过程中起主要作用) “结构相似，尺寸相当”原则

晶体的长大: 1. (在过冷度较小、杂质含量较少的情况下较多)密集面最慢，非密集面较快；2. (在过冷度较大，杂质含量较多的情况下较多) 树枝晶形成的原因 :结晶潜热在突出部位散去得快； 晶体的突出部位缺陷多，易于原子的固定；

树枝状的表面积大，便于从液体中获得生长需要的原子。 同素异构转变:金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象。即二次结晶的现象。重结晶 同素异晶体：

以不同晶体结构存在的同一种金属的晶体。 纯铁冷却曲线图：

铸锭的结构：

◆ 细等轴晶区：在铸锭的表面形成的一层厚度不大、晶粒很细的等轴晶区。 ❖ 柱状晶区：在铸锭的表面与中心之间形成的一层垂直于模壁的柱状晶区。 ♦ 粗等轴晶区：在铸锭的中心形成的晶粒很粗的等轴晶区。

铸锭晶粒形状的影响因素：金属加热温度高、冷却速度快、铸造温度高、浇注速度大、单 向散热，有利于获得柱状晶；采用机械振动、电磁搅拌等方法有利于等轴晶的形成

细化铸态金属晶粒的措施：1.增大过冷度；2.变质处理（变质剂作用:增加非自发晶核的数量或者阻碍晶核的长大，以细化晶粒和改善组织）3.振动4.电磁搅拌 铸锭的缺陷 ：(1) 缩孔(2) 缩松(3) 气孔 细晶强化 :使晶粒细化，提高金属机械性能 强化方式：1.细晶强化2.固溶强化3.

温度低，原子扩散速率下降的缘故

合金的结晶:

相图：合金系在平衡条件下各种相之间关系的简明示图

匀晶反应:

匀晶反应：一种液相在变温下逐渐生成一种固相的反应

匀晶相图:两组元在液态下无限互溶，在固态下也无限互溶，冷却时发生匀晶反应形成的相图

结晶特点:

1.与纯金属一样，α固溶体结晶的过程中，也包括生核与长大两过程，但更趋于呈树枝状长大。

2.与纯金属不一样，α固溶体结晶在一个温度区间内进行，即为一个变温结晶过程。

3.在两相区内，温度一定时，两相的成分（即Ni质量分数）是确定的。 (确定相成分的方法 ;液相与固相成分的变化规律)

4. 两相质量也是一定的：杠杆定律 (应用条件:平衡状态下的两相区)

5. 枝晶偏析(在固溶体结晶过程中，两相区各温度下的固相成分是不同的，但冷却过快时，原子扩散不能充分进行，此时会造成一个晶粒内化学成分的分布不均)与扩散退火(合金加热到低于固相线100℃的温度，并长时间保温，使原子充分扩散，获得成分均匀的固溶体) 共晶反应的合金的结晶:

共晶反应：一种液相在恒温下同时生成两种固相的反应

共晶相图：两组元在液态下无限互溶，在固态下有限互溶，冷却时发生共晶反应形成的相图

结晶过程：

阶段合金Ⅰ合金Ⅱ合金Ⅲ合金Ⅳ

组织α+βⅡ(α+ β) α+ βⅡ+(α+ β)

（室温）β+ αⅡ+(α+ β) (室温)

组织组成物α、βⅡ(α+ β) α、βⅡ、(α+ β)

（室温）

组织组成相α、βⅡαf 、βgα f、βg

（室温）

包晶反应

包晶反应：一种液相与一种固相在恒温下相互作用而转变为另一种固相的反应

包晶相图：两组元在液态无限互溶，在固态有限互溶，在冷却时发生包晶反应所形成的相图包晶偏析：在冷却速度快时，包晶反应生成物β中,原α相中的P t偏多，原L相中P t的偏少

共析反应

共析反应：一种固相在恒温下同时生成另外两种固相的反应

合金的使用性能和相图的关系

单相固溶体合金：由于固溶强化主要受晶格畸变的影响，故50%溶质含量时，畸变最大，强度、硬度最大，导电率最差。

两相混合物合金：性能介于两相单独性能之间。

合金的工艺性能与相图的关系：

单相固溶体合金：纯组元的流动性最好，易缩孔，不易缩松

两相混合物合金：纯组元与共晶成分合金的流动性好，易缩孔，不易缩松

合金钢

1.合金钢分类：

（合金元素质量分数多少，及含量）、、

（主要合金元素）、、、

（小试样正火或铸造状态的组织）

（按用途来分类）

2.编号方法：

注：1）结构钢以为单位的数字（两位数）；工具钢和特殊性能钢以为单位。

2）平均质量少于不标数。

3）高级优质钢在末尾加“”。

（1）用途：主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀，铣刀，钻头等（2）性能要求：